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古罗马帝国的版图曾扩张至欧亚非大陆，古罗马人曾在其管辖范围内建造了大量水利工程。城邦国家的特点决定了古罗马帝国的水利工程以输水道和水坝最为有名，仅有据可考的古代水坝就有数百座之多。 古罗马人受其北方精通水利工程的邻居——伊特拉斯坎人（Etruscan）的影响，在很早以前就开始建设大型水利工程。公元前5世纪之初他们就在城市中用大型阴沟下水道为其城市中心的古罗马广场排水。同一时期还曾开掘了一条607 m长的隧道为罗马东南30 km的阿里西亚（Ariccia）河谷排水。公元前396年，为了获得耕地，他们用一条长1 200 m的隧道降低了阿里巴洛湖（Lake Albrao）的水位。 古罗马人在城市供水工程方面的成就突出。公元前312~前226年的500余年中，罗马城先后修建了11条大型输水道。供水系统的水源是罗马城周围的河流、湖泊和泉水。有些水源距离较远，如公元前144年建成的梅西亚输水道长达62 km。水先储存在城市周围200多个水库和池塘中，然后通过输水道从不同的高度进入罗马城，以满足城市用水需要。除供给必要的生活用水外，还要为公共浴室和公共喷泉供水。输水道除常规渠道外，许多地方还采用了虹吸管、隧洞和连拱支撑的石质渡槽。109年修建的图拉真水道的最高处距地面达33 m。砖砌或石砌渠道一般宽0.3～1.5 m，高0.6～3 m，渠顶有盖板，以防渠水受到污染。每隔75 m左右设有通风口和检查孔。此外，有些输水道还采用了铅管、陶管或石管等。当时有一套具体的分水配水方法，并要根据用水情况缴纳水费。古罗马帝国境内有许多输水道，有些至今还可找到遗迹，如法国境内的蓬迪加尔输水道和西班牙境内的塞哥维亚输水道，是2层或3层的石拱结构支撑着的水渠。对罗马供水有突出贡献的2位工程师是维特鲁威和弗朗提诺。前者著有《建筑十书》，其中多处谈到与输水道有关的问题。后者曾任罗马水务专员，直接领导了输水道的设计施工工作，并著有《论罗马城的供水问题》一书。 古罗马人涉足坝工建设领域比较晚，直到公元前1世纪中叶进驻近东后才真正接触到了大坝工程，开始对古以色列人修建的纳巴庭（Nabatean）和普托里麦克（Ptolemaic）坝有所了解。当开始修建水坝时，他们已完全掌握了当时以人力及锹镐等简单工具为基础发展起来的建筑技术。工程建设的劳动力大都由工程私人承包者的奴隶组成，在水利工程中也经常使用军队充当劳动力。在建筑技术方面，古罗马人已开始掌握了一些简单的测量、计算及绘图工具，例如直尺、角尺、圆规、铅垂线、酒精水准仪及测杆等。在建筑材料方面，他们除了使用黏土、岩石和木材外，还首次大量采用了由砂和鹅卵石、熟石灰、水和火山灰或磨细了的砖粉混拌而成的三合土，并将其广泛地用在水坝建筑上。在筑坝形式方面，古罗马人建造的大坝基本上是以岩石为基础，具有厚度不变的简单坝体结构，在高度适中的大坝上则采用坝顶行洪的溢流方式。在形状上，坝坡单面或双面呈倾斜状者十分罕见，一般由上下游两道毛石圬工坝墙内夹一道三合土防渗心墙构成。每当认为坝体的稳定性不足时，就用间距不等的支墩对坝体进行支撑，或者在坝体下游侧加设土石填筑戗体，对较高的坝尤为如此。当时还不了解可以通过适度的水平拱曲作用来增加坝体稳定性，因此很少把坝体设计成拱形。据考证，古罗马人在意大利境内及其各行省中建造的大坝就有数百座之多，仅在伊比利亚半岛地区已确认的古罗马水坝就有80座，都分布在古罗马干道沿线两侧。这些坝大多用于灌溉、供水、为采矿提供动力及其他用途。在该地区古老典型的一座大坝是位于西班牙中部托莱多（Toledo）城以南约20km处的阿尔坎塔里拉（Alcantarilla）坝。这座坝是向托莱多市供水的50 km长的输水渡槽的源头水库大坝。渡槽在托莱多市附近通过倒虹吸管跨越塔约（Tajo）河，这条虹吸管是古罗马人建造的许多庞大的倒虹吸管之一。另一座著名的古罗马坝是位于西班牙西南部梅里达（Merida）西北9 km处的伊斯帕拉加里约（Esparragalejo）坝。这是一座典型的古罗马支墩坝，高5.6 m，长320 m，中央坝段设置了12座平均宽1.2 m、厚3.2 m、间距8.6 m的支墩。至少2 m厚的挡水坝墙的下游面在支墩之间不是平直的，而呈曲线形，这可以被看作是一座最初的连拱坝。古罗马人在大坝建设中很少采用拱结构，而在房屋和桥梁等建筑上却早已熟练地采用了拱。在伊斯帕拉加里约坝上采用的拱结构只不过是一种谨慎的采用，在伊比利亚半岛上已确认的25座重力坝中仅有4座在平面上呈朝上游凸曲的拱形。 395年，罗马帝国被分为两部分，西半部迅速分化，而以伊斯坦布尔（Istanbul）作为首都的东部拜占庭帝国却继续存在了1 000多年。在拜占庭帝国时期也进行了大量工程建设，包括许多水利工程。其中有位于叙利亚东北部的鲁萨费（Risafe）供水坝，也有代表着罗马人建造的少数几座纯填筑坝的土耳其北部用于灌溉的洛斯特冈（Lostugun）坝以及建在马丁（Mardin）城东南约10 km处的达拉（Dara）弧形滞洪坝。后者为了更好地抵御洪水的冲击，未建成直线形，而设计成了弯月形，以利用其拱曲作用阻挡水压力。另外，该坝主体上有一些上下游贯通的过流孔口，当河水突然升高时，可以通过孔口及时排泄多余的水，以保证坝体的安全。
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